第四章核心素养检测卷
考试时间：75分钟，满分：100分
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)
1．关于物理学家和他们的贡献，下列说法正确的是( )
A．汤姆孙发现电子，揭示了原子核内部具有复杂结构
B．爱因斯坦的光电效应说明光具有波动性
C．卢瑟福通过对阴极射线的研究提出了“枣糕模型”
D．玻尔的原子模型成功地解释了氢原子光谱的实验规律
2．下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是( )
A．图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成功解释了光电效应
B．图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率是不连续的
C．图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子
D．图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性
3．下列说法正确的是( )
A．原子的核式结构模型是汤姆孙建立起来的
B．在α粒子散射实验中，绝大多数粒子发生了大角度偏转
C．玻尔模型能够解释所有原子的光谱
D．玻尔认为电子的轨道是量子化的，原子的能量也是量子化的
4．对波粒二象性的理解，下列说法错误的是( )
A．光电效应揭示了光的粒子性，而康普顿效应从动量方面进一步揭示了光的粒子性
B．德布罗意提出实物粒子具有波动性，而且粒子的能量和动量跟它所对应的波的频率和波长之间遵从ν＝和λ＝的关系
C．光的波长越短，光子的能量越大，光的粒子性越明显
D．如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的德布罗意波长相等，则它们的动能也相等
5．氢原子第n能级的能量为En＝(n＝1，2，3…)，大量处在n＝3能级的氢原子向低能级跃迁过程中，下列说法中正确的是( )
A．氢原子的发射光谱为连续谱
B.会辐射出两种不同频率的光子
C．由n＝2能级跃迁到n＝1能级时产生的光子频率最小
D．辐射出的光子照射逸出功为4.54eV的金属钨，能使其发生光电效应的光子有两种
6．氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则( )
A．吸收光子的能量为hν1＋hν2B．辐射光子的能量为hν1＋hν2
C．吸收光子的能量为hν2－hν1D．辐射光子的能量为hν2－hν1
7．光电管是光控电路的核心元件．如图为一种在自动化控制中常用的光控继电器示意图，当用一束单色光照射光电管时，未能发生光电效应．为使光电管发生光电效应，下列可采取的措施是
( )
A．增大该光的照射强度
B．延长该光的照射时间
C．改用频率更高的光照射光电管
D．改用波长更长的光照射光电管
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
8．关于近代物理实验，下列说法正确的有( )
A．光电效应实验中，一定频率的可以产生光电效应的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多
B．在光电效应实验中，入射光的频率大于金属的截止频率时不发生光电效应
C．康普顿效应表明，光子除了具有能量之外还具有动量
D．一个电子和一个质子具有同样的动能时，质子的德布罗意波的波长更长
9．爱因斯坦成功地解释了光电效应现象，提出了光子说．与光电效应有关的四个图像如图所示，下列说法正确的是( )
A．如图1装置，如果先让锌板带负电，再用紫外线灯照射锌板，则验电器的张角会变小
B．根据图2可知，黄光越强，光电流越大，说明光子的能量与光强有关
C．由图3可知，ν2为该金属的截止频率
D．由图4可知，E等于该金属的逸出功
10.
氢原子能级图如图所示，当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，辐射光的波长为656nm，以下判断不正确的是( )
A．氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时，辐射光的波长大于656nm
B．用波长为325nm的光照射，可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级
C．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线
D．用波长633nm的光照射，能使氢原子从n＝2能级跃迁到n＝3能级
三、非选择题(本题共5小题，共54分)
11．(6分)人类对原子结构的认识，涉及许多实验的探究及众多科学家的创造性思想．
(1)1897年，汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况(图甲)，断定阴极射线是________(填“电磁波”或“电子”)，进而认为原子是一个球体，提出原子“西瓜模型”或“________模型”；
(2)1909年，卢瑟福与他的学生进行了α粒子散射实验(图乙)，提出了原子核式结构模型．下列对此实验与模型的说法，正确的是________．
A．α粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的
B．绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，主要是因为电子的质量太小
C．极少数α粒子穿过金箔后发生大角度偏转，是因为其受到金原子核的强库仑斥力
D．α粒子散射实验说明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上
12.
(10分)美国物理学家密立根通过研究带电油滴在平行金属板间的运动，比较准确地测定了元电荷，获得了1923年的诺贝尔物理学奖．其实验原理可简化为如图所示的模型，置于真空中的油滴室内有两块水平放置的平行金属板A、B与电压为U的恒定电源两极相连，平行金属板A、B间距为d，两板间存在竖直方向的匀强电场，喷雾器喷出带同种电荷的油滴，少数油滴通过金属板A的小孔进入平行金属板间，油滴进入金属板间后，有的油滴刚好悬浮不动．
(1)已知金属板A带正电，金属板B带负电，则平行金属板A、B间的电场方向________(填“竖直向上”或“竖直向下”)，油滴带________(填“正电”或“负电”).
(2)若已知两板间的电场强度大小为，悬浮油滴的质量为m，重力加速度大小为g，忽略空气对油滴的影响，则悬浮油滴带的电荷量为________．
(3)现在公认的元电荷的值e＝________C.
13.
(10分)氢原子的能级图如图所示，某金属的极限频率恰等于氢原子由n＝4能级跃迁到n＝2能级所发出的光的频率．现在用氢原子由n＝2能级跃迁到n＝1能级时发出的光去照射该金属，求：
(1)该金属的逸出功为多少电子伏特；
(2)从该金属表面逸出的光电子的最大初动能是多少电子伏特．
14．(12分)如图所示为汤姆孙用来测定电子比荷的装置．当极板P和P′间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O′点，O′点到O点的竖直距离为d，水平距离可忽略不计；此时在P与P′之间的区域里再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场，调节磁感应强度，当其大小为B时，亮点重新回到O点．已知极板水平方向长度为L1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为L2.
(1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小．
(2)推导出电子比荷的表达式．
15.
(16分)研究光电效应规律的实验装置如图所示，光电管的阴极材料为金属钾，其逸出功为W0＝2.25eV，现用光子能量为10.75eV的紫外线照射光电管，调节变阻器滑片位置，使光电流刚好为零．求：(结果保留两位小数)
(1)电压表的示数是多少？
(2)若照射光的强度不变，紫外线的频率增大一倍，阴极K每秒内逸出的光电子数如何变化？到达阳极的光电子动能为多大？
(3)若将电源的正负极对调，到达阳极的光电子动能为多大？
第四章核心素养检测卷
1．答案：D
解析：汤姆孙发现电子，天然放射现象的发现，揭示了原子核内部有复杂结构，A错误；光电效应说明光具有粒子性，并不是波动性，B错误；卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子核式结构模型，C错误；玻尔将量子化理论引入原子模型，成功地解释了氢原子光谱的实验规律，D正确．
2．答案：B
解析：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，爱因斯坦成功的解释了光电效应现象，A错误；波尔提出自己的原子模型，他指出氢原子能级是分立的，解释了原子发射光子的频率是不连续的，B正确；卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子核式结构模型，并没有发现质子，C错误；衍射是波的典型特征，根据电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性，D错误．故选B.
3．答案：D
解析：汤姆孙首先发现了电子，提出了“枣糕”式原子模型，原子的核式结构模型是卢瑟福建立起来的，故A错误；卢瑟福做α粒子散射实验时发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，只有少数α粒子发生大角度偏转，故B错误；玻尔模型只能够解释氢原子的光谱，故C错误；玻尔理论提出假设：电子的轨道是量子化的，原子的能量也是量子化的，故D正确．
4．答案：D
解析：光电效应和康普顿效应都揭示了光的粒子性，康普顿效应从动量方面进一步揭示了光的粒子性，故A正确；实物粒子具有波动性，而且粒子的能量ε和动量p跟它所对应的波的频率ν和波长λ之间，遵从ν＝和λ＝的关系，故B正确；光的波长越短，频率越大，根据ε＝hν，知光子能量越大，而且波长越短，光的粒子性越明显，故C正确；如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的德布罗意波长相等，则它们的动量相等，但动能不相等，故D错误．
5．答案：D
解析：氢原子的发射光谱为线状光谱，不是连续谱，A项错误；大量处在n＝3能级的氢原子向低能级跃迁过程中会辐射出C＝3种不同频率的光子，B项错误；由n＝3能级跃迁到n＝2能级时，能级差最小，则产生的光子频率最小，C项错误；因从2→1和3→1的跃迁中的能级差分别为10.2eV和12.09eV，大于金属钨的逸出功，则辐射出的光子照射逸出功为4.54eV的金属钨，能使其发生光电效应的光子有两种，D项正确．故选D.
6．答案：D
解析：由于氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2，可知能级k最高、n最低，所以氢原子从能级k跃迁到能级m，需辐射光子的能量为hν2－hν1，D正确．
7．答案：C
解析：是否发生光电效应，取决于入射光的频率是否超过极限频率，故可以改用频率更高的光照射光电管，与入射光的强度及照射时间无关，AB错误，C正确．改用波长更长的光，由ν＝可知，频率更低，更不可能发生光电效应，D错误．故选C.
8．答案：AC
解析：入射光的强度越强，单位时间内照射到金属上的光子数就越多，发射的光电子数就越多，故A正确；发生光电效应的条件是入射光的频率大于等于金属的截止频率，故B错误；康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量，故C正确；由Ek＝可知，相同动能的一个电子和一个质子，电子的动量小于质子的动量，再由λ＝知，电子的德布罗意波的波长比质子的德布罗意波的波长长，故D错误．
9．答案：ACD
解析：如果先让锌板带负电，验电器由于带负电张开一定的角度，当用紫外线灯照射锌板时，产生光电子，则验电器的张角会变小，故A正确；黄光越强，光子数越多，产生的光电子越多，光电流越大，但光子的能量与光强无关，故B错误；根据Ek＝hν－W0＝eUc解得Uc＝(ν－νc).由图3可知ν2为该金属的截止频率，故C正确；根据Ek＝hν－W0知，当ν＝0时，可得Ek＝－W0由图像知纵轴截距为－E，所以有W0＝E，即该金属的逸出功为E，故D正确．故选ACD.
10．答案：ABD
解析：从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，辐射光的波长为656nm，即有h＝[－1.51－(－3.4)]×1.6×10－19J而当从n＝2能级跃迁到n＝1能级时，辐射能量更多，则频率更高，则波长小于656nm，故A错误；当从n＝1能级跃迁到n＝2能级时，需要吸收的能量为ΔE＝[－3.4－(－13.6)]×1.6×10－19J根据A选项分析，则有＝[－3.4－(－13.6)]×1.6×10－19J解得λ＝122nm，故B错误；根据C＝3，可知一群n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线，故C正确；氢原子从n＝2能级跃迁到n＝3能级，必须吸收的能量为ΔE′，与从n＝3跃迁到n＝2能级时放出的能量相等，因此只能用波长656nm的光照射，故D错误．本题选不正确项，故选ABD.
11．答案：(1)电子 枣糕 (2)CD
解析：(1)汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况，断定其本质是带负电的粒子流，并断定阴极射线是电子．汤姆孙认为正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中，提出原子“西瓜模型”或“枣糕模型”．
(2)α粒子散射实验不能证明原子核内部存在质子，也不会证实原子核由质子和中子组成，故A错误；绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，主要是因为原子内部绝大部分空间是空的，故B错误；极少数α粒子穿过金箔后发生大角度偏转，是因为其受到金原子核的强库仑斥力，故C正确；α粒子散射实验说明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上，故D正确．
12．答案：(1)竖直向下 负电 (2) (3)1.6×10－19(1.60×10－19也正确)
解析：(1)根据电场线起于正电荷终于负电荷可知，平行金属板A、B间的电场方向竖直向下．
悬浮油滴在两极板间受力平衡，则油滴所受的电场力方向竖直向上，与电场方向相反，所以油滴带负电．
(2)悬浮油滴在两极板间受力平衡，则有Eq＝＝mg即q＝
(3)在密立根之后，人们又做了许多测量，现在公认的元电荷的值e＝1.6×10－19C．
13．答案：(1)2.55eV (2)7.65eV
解析：(1)因该金属的极限频率恰等于氢原子由n＝4能级跃迁到n＝2能级所发出的光的频率，则有hν0＝W0＝－0.85eV－(－3.4eV)＝2.55eV
(2)氢原子由n＝2能级跃迁到n＝1能级时发出光子的能量E＝E2－E1＝－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV
从该金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek＝E－W0
解得Ek＝7.65eV
14．答案：(1) (2)
解析：(1)电子在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速直线运动，
有Bev＝Ee＝e，得v＝
即打到荧光屏O点的电子速度的大小为.
(2)由题意得d＝··()2＋·，
代入v＝，
解得＝.
15．答案：(1)8.50V (2)减为原来一半，10.75eV
(3)17.00eV
解析：(1)由光电效应方程Ek＝hν－W0
得光电子最大初动能Ek＝8.50eV
光电管两端加有反向电压，光电子由K向A做减速运动．
由动能定理－eU＝EkA－Ek
因EkA＝0，则U＝＝8.50V.
(2)设光的强度为nhν，光强不变，频率增大一倍，则每秒入射的光子数n减为原来的一半，阴极K每秒内逸出的光电子数也减为原来的一半，由光电效应方程得光电子的最大初动能E′k＝hν′－W0＝2hν－W0＝19.25eV，电子由阴极向阳极做减速运动．
由动能定理－eU＝E′kA－E′k
得E′kA＝10.75eV.
(3)若将电源的正负极对调，光电管上加有正向电压，光电子从阴极向阳极做加速运动，由动能定理eU＝E″kA－Ek
得E″kA＝17.00eV.
情境1荧光粉——科学思维
荧光粉是一种能将外部能量转变为可见光的发光材料，是照明、显示领域中重要的支撑材料，它是现代生活中极其重要的材料．本题以荧光粉的发光原理为背景，主要考查学生对跃迁规律的掌握．
1．(多选)目前用于照明用的荧光粉，大部分是粉末状的以汞原子发出的紫外线为激发源的光致发光荧光粉．它们是利用氧化物晶体中孤立离子的电子跃迁来发光的．简要原理如下：在玻璃管中两极间加电压，使电子发射出来，撞击汞原子发出紫外线，紫外线照射到荧光粉上发出可见光．已知汞原子可能的能级为E1＝－10.4 eV，E2＝－5.5 eV，E3＝－2.7 eV，E4＝－1.6 eV，其紫外线主要是从E2到E1能级跃迁时放出的，某荧光粉在经此紫外线照射后发出540 nm的绿光．已知h＝6.63×10－34J·s，e＝1.6×10－19C，c＝3.0×108m/s，下列说法中正确的是( )
A．要使得汞原子产生紫外线，电子能量必须等于4.9 eV
B．汞原子发出的紫外线的波长为253.7 nm
C．大量处于n＝5能级的汞原子，可以发出10种不同的光子
D．荧光粉发出的绿光可能使处于基态的汞原子的能级跃迁到更高状态
情境2测温枪：光电效应——科学探究
本题以测温枪的工作原理为背景，考查光电效应的相关内容，与生活实际结合紧密，以物理核心素养为导向，加强学生的科学探究能力．
2．(多选)额温枪是新冠病毒防控的重要装备之一，其原理为：人体辐射的红外线照射到温度传感器，发生光电效应，将光信号转化为电信号，从而显示出人体的温度．已知人的体温正常时能辐射波长约为10 μm的红外线，如图甲所示，用该红外线照射光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，光电流随电压变化的图像如图乙所示，已知h＝6.63×10－34J·s，e＝1.6×10－19C，c＝3.0×108m/s.则( )
A．波长10 μm的红外线在真空中的频率为3×1013Hz
B．将图甲中的电源正负极反接，一定不会产生电信号
C．由图乙可知，产生的光电子最大初动能为2 eV
D．由图乙可知，该光电管的阴极金属逸出功约为1.67×10－20J
情境3红外线测温仪——科学思维
本题以红外线测温仪为背景，考查氢原子能级跃迁规律，与生活实际紧密结合，加强学生解决实际问题的能力．
3．[2023·河南南阳高二下联考](多选)红外测温具有响应时间快、非接触、安全准确的优点，在新冠疫情防控中发挥了重要作用．红外测温仪捕捉被测物体电磁辐射中的红外线部分，将其转变成电信号．图甲为红外线光谱的三个区域，图乙为氢原子能级示意图．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光在真空中的速度c＝3.0×108m/s，下列说法正确的是( )
A.红外线光子能量的最大值约为1.64 eV
B．氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时释放出的光子能被红外测温仪捕捉
C．大量氢原子从n＝4能级向低能级跃迁时，红外测温仪可捕捉到2种频率的红外线
D．大量处于n＝2激发态的氢原子吸收能量为2.86 eV的光子后，辐射出的光子可能被红外线测温仪捕捉
情境4光控继电器——科学探究
本题以光控继电器为背景考查光电效应规律的探究过程，紧密联系生活实际，加强学生的探究能力．
4．[2023·重庆高二下期中]如图甲所示，这是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成．其原理是：当光照射光电管时电路中产生光电流，经放大器放大的电流产生的磁场使铁芯M被磁化，将衔铁N吸住．当光照消失时，电路中电流消失，衔铁N自动离开M.
(1)图甲中，为了尽可能增大光电流，a端应是电源的________(填“正”或“负”)极．
(2)当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则下列说法正确的是________．
A．增大绿光照射强度，光电子最大初动能增大
B．增大绿光照射强度，电路中光电流增大
C．仅改用同等强度的紫光照射，光电子的最大初动能不变
D．仅改用同等强度的紫光照射，光电子的最大初动能变大
(3)已知用光照强度为Ja的a光和光照强度为Jb的b光照射该光电管，分别产生的光电流I随电源电压U的关系如图乙所示[其中电源按(1)问连接时电压为正]，且在电源电压和入射光频率确定时，光电流与光照强度成正比．则a光的频率________(填“大于”“小于”或“等于”)b光的频率．实验发现，用光照强度为Ja的a光照射该光电管时，电压须大于＋0.2 V，继电器才能将衔铁吸附．若用光照强度为Jb的b光照射该光电管，调整电源电压，当继电器刚好不能将衔铁吸附时，电源电压为________ V(需指出正负)；若将电源电压调整为＋1.6 V，用a光照射该光电管，能使继电器将衔铁吸附的最小光强为________ Ja(结果保留两位有效数字).微点1 黑体与黑体辐射
1．(多选)关于对黑体的认识，下列说法正确的是( )
A．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，因此看上去是黑的
B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关
C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关
D．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个带小孔的空腔就近似为一个黑体
2．(多选)下列说法正确的是( )
A．只有高温物体才辐射电磁波
B．任何物体辐射电磁波的情况只与温度有关
C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关
D．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波
3．下列说法正确的是( )
A．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，与材料的种类及表面状况无关
B．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波
C．新冠肺炎诊断中，要用X光扫描肺部，是因为在电磁波中X光的穿透能力最强
D．微波有很强的热效应，所以用微波炉加热食物
4．关于黑体及黑体辐射，下列说法正确的是( )
A．黑体是真实存在的
B．普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元
C.随着温度升高，黑体辐射的各波长的强度有些会增强，有些会减弱
D．黑体辐射无任何实验依据
5．[2023·河南新乡高二统考期末]对宇宙微波背景辐射的黑体谱形状的研究被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点．关于黑体辐射，下列说法正确的是( )
A．温度低于0℃的物体不会辐射电磁波
B．黑体不会辐射电磁波
C．爱因斯坦提出的能量子假说，能够很好地解释黑体辐射规律
D．黑体辐射的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍
6．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是( )
7．(多选)对宇宙微波背景辐射的黑体谱形状的研究被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点．下列与宇宙微波背景辐射的黑体谱相关的说法中正确的是( )
A．微波是指波长在10－3m到10m之间的电磁波
B．微波和声波一样都只能在介质中传播
C．黑体的热辐射实际上是电磁辐射
D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说
8．(多选)黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知，下列说法正确的是( )
A．随温度升高，各种波长的辐射强度都增加
B．随温度降低，各种波长的辐射强度都增加
C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
9．[2023·河南高二校联考期中]如图是一种工业用的辐射式温度计，是根据黑体辐射规律设计的，通过检测物体辐射强度，推知物体的辐射温度．如果被测物体的温度升高了，关于物体的辐射强度以及辐射强度的极大值移动方向，正确的是( )
A．辐射强度增大，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
B．辐射强度增大，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
C．辐射强度减小，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
D．辐射强度减小，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
10．某气体在T1、T2两种不同温度下的分子速率分布图像如图甲所示，纵坐标f(v)表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，横坐标v表示分子的速率；而黑体辐射的实验规律如图乙所示，图乙中画出了T1、T2两种不同温度下黑体辐射的强度与波长的关系．下列说法正确的是( )
A．图甲中T1>T2，图乙中T1>T2
B．图乙中温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
C．图甲中温度升高，所有分子的速率都增大
D．图乙中黑体辐射电磁波的情况不仅与温度有关，还与材料的种类及表面状况有关
微点1 黑体与黑体辐射
1．答案：CD
解析：有些黑体自身辐射电磁波，看起来还会很明亮，所以黑体不一定是黑的，故选项A错误；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，与材料的种类及表面状况无关，故选项B错误，C正确；电磁波最终不能从空腔射出，因此这个带小孔的空腔就近似为一个黑体，故选项D正确．
2．答案：CD
解析：自然界的任何物体都向外辐射电磁波，温度越高，辐射电磁波的本领越强，故A错误；实际物体辐射电磁波的情况与温度、表面情况、材料都有关，黑体辐射电磁波的情况只与温度有关，故B错误；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长减小的方向移动，故C正确；能完全吸收入射的各种波长的电磁波的理想物体叫做黑体，故D正确．
3．答案：A
解析：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，与材料的种类及表面状况无关，故A正确；热的物体和冷的物体都会向外辐射电磁波，故B错误；新冠肺炎诊断中，要用X光扫描肺部，是因为在电磁波中X光的穿透能力比较强，但不是最强的，穿透能力最强的电磁波是γ射线，故C错误；微波并没有很强的热效应，微波炉加热食物利用的不是微波的热效应，而是利用微波可以传递能量的特点，故D错误．故选A.
4．答案：B
解析：黑体并不是真实存在的，A错误；普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元，故B正确；随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，故C错误；黑体辐射是有实验依据的，故D错误．
5．答案：D
解析：一切物体都会辐射电磁波，绝对零度的物体才可能没有辐射，温度越高，辐射的电磁波越强，故选项A错误；黑体是一种理想化模型，黑体能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，并且不会有任何的反射与透射，但是黑体会向外辐射电磁波，故选项B错误；普朗克借助于能量子假说，完美的解释了黑体辐射规律，故选项C错误；普朗克假设黑体辐射中的辐射能量是不连续的，只能取能量基本单位的整数倍，从而很好地解释了黑体辐射的实验现象，故选项D正确．
6．答案：A
解析：随着温度的升高，黑体辐射的强度与波长的关系：一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．由此规律可知选项A正确．
7．答案：ACD
解析：微波是电磁波中按波长分类波长较小的一种，微波是指波长在10－3m到10m之间的电磁波，故A正确；微波是电磁波，电磁波既能在介质中传播也能在真空中传播，而声波是机械波，只能在介质中传播，故B错误；黑体向外辐射的是热量，是以光子的形式辐射的，而光是电磁波，所以黑体的热辐射实际上是电磁辐射，故C正确；普朗克在研究黑体辐射的过程中提出了黑体辐射的能量是一份一份的，从而提出了能量子的假说，故D正确．
8．答案：ACD
解析：随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．综上分析A、C、D正确，B错误．
9．答案：B
解析：黑体辐射其特点是随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，所以各种热辐射的强度都增大，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．故B正确．
10．答案：B
解析：由图甲可知，温度为T2的图线中速率大的分子占据的比例较大，说明其对应的平均分子动能较大，故T2对应的温度较高，所以T2>T1，温度升高使得气体分子的平均速率增大，不一定所有分子的速率都增大．图乙中，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，且辐射强度的极大值向波长较短方向移动．故B正确，A、C错误．微点2 能量子
1．(多选)1900年德国物理学家普朗克在研究黑体辐射时提出了一个大胆的假说，即能量子假说，下列说法属于能量子假说内容的是( )
A．物质发射(或吸收)能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的
B．能量子假说中将每一份能量单位，称为“能量子”
C．能量子假说中的能量子的能量ε＝hν，ν为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量
D．能量子假说认为能量是连续的，是不可分割的
2．以下概念是量子化的是( )
A．物体的质量B．物体的动能
C．苹果的个数D．教室的高度
3．(多选)关于对普朗克能量子假说的认识，下列说法正确的是( )
A．振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值ε
B．带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍
C．能量子与电磁波的频率成正比
D．这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的
4．[2023·辽宁朝阳高二统考阶段练习]2022年5月5日，我国成功利用“墨子号”量子科学实验卫星，实现了地球上1200公里间的量子态远程传输，这次实验的成功，意味着我国在量子通信网络建设领域向前迈出了重要的一步．下列关于量子化的说法正确的是( )
A．爱因斯坦首先提出了“能量子”的概念
B．物体的长度是量子化的
C．对于宏观带电物体，其电荷量是量子化的
D．能量子与电磁波的频率成反比
5．(多选)对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点，以下说法正确的是( )
A．以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收
B．辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍
C．吸收的能量可以是连续的
D．辐射和吸收的能量是量子化的
6．已知某种单色光的波长为λ，在真空中光速为c，普朗克常量为h，则电磁波辐射的能量子ε的值为( )
A．hB．
C．D．以上均不正确
7．近日，由义乌城建携手中国移动建设的浙江省首个5G停车场——江滨绿廊三公园停车场正式投入运营．在过去的10年，义乌市通信行业经历了从2G、3G、4G到5G的飞速发展.5G信号使用的电磁波频率更高，每秒传送的数据量也实现了数量级的增大．与4G信号相比，下列判断正确的是( )
A．5G信号的光子能量更大
B．5G信号的衍射更明显
C．5G信号的传播速度更大
D．5G信号的波长更长
8．关于电磁波和能量量子化，下列说法正确的是( )
A．法拉第最先预言电磁波的存在
B．电磁波的频率越高，能量子的能量越大
C．红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线的波长依次变长
D．从距离地面340km的天宫一号空间站发送信号到地面接收站，至少需要10－3s
9．由中国健康发展研究中心发布《国民视觉健康报告》白皮书显示，我国学生的近视患病率在逐年增加．课业负担重、沉迷电子产品已成为影响青少年视力的两大“杀手”．现代医学采用激光“焊接”视网膜技术来治疗近视，所用激光的波长λ＝660nm.已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光在真空中传播速度c＝3×108m/s，则该激光中每个光子的能量为( )
A．3.0×10－19JB．1.6×10－19J
C．1.0×10－19JD．1.0×10－18J
10．(多选)关于能量子与黑体辐射，下列说法正确的是( )
A．振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值，能量子与电磁波的波长成正比
B．带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍
C．黑体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关
D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关
11．一盏电灯的发光功率为100W，假设它发出的光向四周均匀辐射，光的平均波长为λ＝6.0×10－7m，普朗克常量为6.63×10－34J·s，真空中光速为3×108m/s，在距电灯10m远处，以电灯为球心的球面上，1m2的面积每秒通过的光子(能量子)数约为( )
A．2.4×1017个B．2.4×1016个
C．2.4×1015个D．2.4×1010个
12．纳米技术现在已经广泛应用到社会生产、生活的各个方面．将激光束的宽度聚光到纳米级范围内，可以精确地修复人体损坏的器官．糖尿病引起视网膜病变是导致成年人失明的一个重要原因，利用聚光到纳米级的激光束进行治疗，90%的患者都可以避免失明的严重后果．一台功率为10W的氩激光器，能发出波长λ＝500nm的激光，用它“点焊”视网膜，每次“点焊”需要2×10－3J的能量，求：
(1)每次“点焊”视网膜的时间．
(2)在这段时间内发出的激光光子的数量．
微点2 能量子
1．答案：ABC
解析：能量子假说认为，物质发射(或吸收)能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的，每一份能量单位，称为“能量子”，能量子的能量ε＝hν，ν为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量，A、B、C正确．
2．答案：C
解析：所谓量子化，指物理量的数值只能够取某一个最小值的整数倍，其数值是分立的、不连续的．苹果的个数的数值只能取正整数，不能取分数或小数，因而是不连续的，是量子化的．而物体的质量、物体的动能和教室的高度三个物理量的数值都可以取小数或分数，甚至取无理数，因而是连续的，非量子化的．故选C.
3．答案：BC
解析：由普朗克能量子假说可知带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍，A、D错误，故B正确；能量子ε＝hν，与电磁波的频率ν成正比，C正确．
4．答案：C
解析：普朗克首先提出了“能量子”的概念，A错误；物体的长度是连续的，B错误；对于宏观带电物体，其电荷量是量子化的，是元电荷的整数倍，C正确；根据E＝hν，能量子与电磁波的频率成正比，D错误．
5．答案：ABD
解析：带电微粒辐射或吸收能量时是以最小能量值——能量子ε的整数倍或一份一份地辐射或吸收的，是不连续的．故选项A、B、D正确，C错误．
6．答案：A
解析：由波速公式c＝λν可得：ν＝，由光的能量子公式得ε＝hν＝h，故A正确．
7．答案：A
解析：因为5G使用的电磁波频率比4G高，根据公式ε＝hν可知，5G信号的光子能量比4G光子能量更大，故A正确；发生明显衍射的条件是障碍物(或孔)的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小；因5G使用的电磁波频率更高，即波长更短，故5G信号不容易发生明显衍射，故B、D错误；任何频率的电磁波在真空中的传播速度都是相同的，在介质中要看折射率，故C错误．故选A.
8．答案：B
解析：麦克斯韦最先预言电磁波的存在，故A错误；根据能量计算公式ε＝hν可知，电磁波的频率越高，能量子的能量越大，故B正确；根据电磁波谱可知红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线的波长依次变短，故C错误；电磁波的波速为光速，根据公式t＝＝s≈1.13×10－3s，故D错误．
9．答案：A
解析：由ε＝hν＝h，代入数据可得每个光子的能量ε＝3.0×10－19J，故选A.
10．答案：BD
解析：根据ε＝hν可知能量子与电磁波的频率成正比，A错误；由普朗克能量子假说可知，带电微粒只能辐射或吸收整数个能量子，该能量只能是某一最小能量值的整数倍，故B正确；根据热辐射和黑体辐射的特点知，一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关，C错误，D正确．故选BD.
11．答案：A
解析：光是电磁波，辐射能量也是一份一份进行的，100W的灯泡每秒产生光能E＝100J，设灯泡每秒发出的光子数为n，则E＝nhν＝nh，在以电灯为球心的球面上，1m2的面积每秒通过的光子数n′＝＝≈2.4×1017个．
12．答案：(1)2×10－4s (2)5×1015个
解析：(1)已知激光器的功率P＝10W，每次“点焊”需要的能量E＝2×10－3J，根据E＝Pt得，每次“点焊”视网膜的时间是t＝＝s＝2×10－4s
(2)设每个光子的能量为E0，则E0＝hν＝h
在这段时间内发出的激光光子的数量n＝＝＝个≈5×1015个微点3 光电效应现象及规律
1．(多选)如图所示，用导线把不带电的验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是( )
A．有光子从锌板逸出
B．有电子从锌板逸出
C．验电器指针张开一个角度
D．锌板带负电
2．对光电效应现象的理解，下列说法正确的是( )
A．当某种单色光照射金属表面时，能产生光电效应，如果入射光的强度减弱，从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加
B．若发生了光电效应且入射光的频率一定时，光强越强，单位时间内逸出的光电子数就越多
C．无论光强多强，只要光的频率小于截止频率就能产生光电效应
D．以上说法都不正确
3．关于光电效应，下列说法正确的是( )
A．光子与光电子的本质都是电子
B．光电效应现象表明光具有波动性
C．只要入射光的频率大于金属的截止频率，就能发生光电效应现象
D．用相同频率的光照射不同的金属表面，发生光电效应时逸出的光电子最大初动能相同
4．研究光电效应规律的实验电路如图所示，电源的两个电极分别与接线柱c、d连接．用一定频率的单色光a照射光电管时，灵敏电流计G的指针会发生偏转，而用另一频率的单色光b照射该光电管时，灵敏电流计G的指针不偏转．下列说法不正确的是( )
A.a光的频率一定大于b光的频率
B．用b光照射光电管时，一定没有发生光电效应
C．电源正极可能与c接线柱连接
D．若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由d→G→f
5．(多选)对光电效应的理解正确的是( )
A．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属
B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应
C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大
D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应，入射光的最低频率也不同
6．[2023·北京一零一中学高二下期中](多选)研究光电效应的实验规律的电路如图所示，加正向电压时，图中光电管的A极接电源正极，K极接电源负极；反之即为反向电压．当有光照射K极时，下列说法正确的是( )
A．K极中有无光电子逸出与入射光频率无关
B．光电子的最大初动能与入射光频率有关
C．光电管加反向电压时，可能也会有光电流
D．光电管加正向电压越大，光电流强度一定越大
7．入射光照在金属表面上发生光电效应，若减弱入射光的强度，而保持频率不变，则( )
A．有可能不发生光电效应
B．逸出的光电子的最大初动能将减小
C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少
D．从光照至金属表面上到发射出光电子的时间间隔明显增加
8．(多选)如图所示是一个研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是( )
A．保持光照条件不变，滑片P向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大
B．只调换电源的极性，移动滑片P，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压Uc的数值
C．阴极K需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流
D．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大
9．(多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是( )
A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大
B．入射光的频率变高，饱和光电流变大
C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大
D．遏止电压的大小与入射光的频率和入射光的光强有关
10．[2023·海南高二联考]用紫外光电管制作的火灾报警器的灵敏度非常高，其能够探测5m远处香烟头燃烧时火焰发出的紫外线，因此被称为“火焰发现者”，但它对可见光完全没有反应，因此在使用过程中不需要过滤任何可见光．已知光电管内部金属材料发生光电效应的极限频率为ν0，对应的波长为λ0；可见光的最高频率为ν1，对应的波长为λ1；可见光的最低频率为ν2，对应的波长为λ2.下列说法正确的是( )
A．ν0一定大于ν1B．λ0一定大于λ1
C．ν0一定小于ν2D．λ0一定大于λ2
微点3 光电效应现象及规律
1．答案：BC
解析：用紫外线照射锌板时，锌板里的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故A错误，故B正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子带正电，且失去的电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故C正确，D错误．
2．答案：B
解析：光电效应具有瞬时性，从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔与光的照射强度无关，故A错误；在发生光电效应的情况下，频率一定的入射光的强度越强，单位时间内发出光电子的数目越多，故B正确，D错误；每种金属都有它的截止频率νc，只有入射光子的频率大于等于截止频率νc时，才会发生光电效应，故C错误．
3．答案：C
解析：能量子又称为光子，是量子化的能量单位，光电子本质是电子，故A错误；光电效应现象表明光具有粒子性，故B错误；只要入射光的频率大于金属的截止频率，就能发生光电效应现象，故C正确；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0可知光电子的最大初动能Ekm由逸出功W0与入射光频率ν共同决定，逸出功与金属材料有关，不同金属的逸出功不同，所以最大初动能不同，故D错误．
4．答案：B
解析：由于电源的接法不知道，所以有两种情况：(1)c接负极，d接正极：单色光a频率大于金属的截止频率，b光的频率小于金属的截止频率，所以a光的频率一定大于b光的频率．(2)c接正极，d接负极：a、b两光可能都发生光电效应，a光产生的光电子能到达负极而b光产生的光电子不能到达负极，a光产生的光电子的最大初动能大，所以a光的频率一定大于b光的频率，故A、C正确，不符合题意；B错误，符合题意；电流的方向与负电荷定向移动的方向相反，若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由d→G→f，故D正确，不符合题意．
5．答案：BD
解析：按照爱因斯坦的光子说，光子的能量由光的频率决定，与光强无关，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大；但要使电子离开金属，电子必须具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，且一个电子只能吸收一个光子，不能同时吸收多个光子，所以光子的能量小于某一数值时便不能产生光电效应现象；电子从金属逸出时只有从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小．综上所述，选项BD正确．
6．答案：BC
解析：K极中有无光电子逸出与入射光频率有关，只有当入射光的频率大于K极金属的极限频率时才有光电子逸出，A错误；根据爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，B正确；光电管加反向电压时，只要反向电压小于遏止电压，就会有光电流产生，C正确；在未达到饱和光电流之前，光电管加的正向电压越大，光电流强度一定越大，达到饱和光电流后，光电流的大小与正向电压无关，D错误．
7．答案：C
解析：当减弱入射光的强度，而保持频率ν不变时，单位时间内入射到金属表面的光子数目减少，而每个光子的能量并不变，发生光电效应的条件为入射光的频率大于或等于截止频率ν≥νc可知仍能发生光电效应，A错误；由光电效应方程Ek＝hν－W0可知光电子的最大初动能仍不变，B错误；由于单位时间内能获得足够能量的电子数目减少，则单位时间内逸出的光电子数目也减少，C正确；光电效应的发生不需要能量积累的过程，入射光强度的减弱并不影响从光照至金属表面上到发射出光电子的时间间隔，D错误．
8．答案：BD
解析：当其他条件不变，滑片P向右滑动，加在光电管两端的电压增加，光电子运动更快，电流表示数变大，若电流达到饱和电流，则电流表示数不再继续增大，故A错误；只调换电源的极性，移动滑片P，电场力对电子做负功，当电流表示数为零时，则有eUc＝mv.那么电压表示数为遏止电压Uc的数值，故B正确；因为光电效应的发生是瞬时的，故阴极K不需要预热，故C错误；只增大入射光束强度时，单位时间内产生的光电子数变多，电流表示数变大，故D正确．
9．答案：AC
解析：根据光电效应实验得出的结论：保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大，B错误，A正确；根据爱因斯坦光电效应方程得：入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，C正确；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，Ekm＝eU可知，遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关，D错误．
10．答案：A
解析：根据题意可知，用可见光照射这种光电管时不能发生光电效应，说明可见光的最高频率ν1小于光电管内部金属的极限频率ν0，A正确，C错误；根据公式λ＝可知，频率ν越高，波长λ越短，故λ0一定小于λ1和λ2，BD错误．微点4 爱因斯坦光电效应方程的应用
1．单色光B的频率为单色光A的两倍，用单色光A照射到某金属表面时，从金属表面逸出的光电子最大初动能为E1；用单色光B照射该金属表面时，逸出的光电子最大初动能为E2.则该金属的逸出功为( )
A．E2－E1B．E2－2E1
C．2E1－E2D．
2.
[2023·陕西安康高二统考]光电鼠标是一种常见的计算机输入设备，其原理利用了光电效应．在鼠标表面安装一个光电传感器，当光电传感器接收到光线，就会产生电信号，从而控制计算机的操作．关于光电效应，下列说法正确的是( )
A．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应
B．入射光的强度越大，从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大
C．对于给定的金属，入射光的频率越大，逸出功越大
D．同一光电管，入射光的波长越长，对应的遏止电压越小
3．(多选)用波长为λ和3λ的光照射同一种金属，分别产生的速度最快的光电子速度之比为3∶1, 普朗克常量和真空中光速分别用h和c表示，那么下列说法正确的有( )
A．该种金属的逸出功为
B．该种金属的逸出功为
C．波长超过4λ的光都不能使该金属发生光电效应
D．波长超过3λ的光都不能使该金属发生光电效应
4．在如图所示的光电效应现象中，光电管阴极K的极限频率为ν0，现用频率为ν(ν>ν0)的光照射在阴极上，若在A、K之间加一数值为U的反向电压时，光电流恰好为零，则下列判断错误的是( )
A．阴极材料的逸出功等于hν0
B．有光电子逸出，且光电子的最大初动能可表示为eU
C．有光电子逸出，且光电子的最大初动能可表示为hν－hν0
D．无光电子逸出，因为光电流为零
5．某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长的光的强度如图所示，表中给出了一些材料的极限波长，用该光源发出的光照射表中材料( )
材料 钠 铜 铂
极限波长/nm 541 268 196
A.仅钠能产生光电子
B．仅钠、铜能产生光电子
C．仅钠、铂能产生光电子
D．都能产生光电子
6．用如图所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为3.6eV的光照射到光电管上时，电流表G有读数．移动滑动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.9V时，电流表读数为0，则以下说法正确的是( )
A．光电子的初动能可能为0.8eV
B．光电管阴极的逸出功为0.9eV
C．开关S断开后，电流表G示数为0
D．改用能量为2eV的光子照射，电流表G有电流，但电流较小
7．光电管是应用光电效应原理制成的光电转换器件，在光度测量、有声电影、自动计数、自动报警等方面有着广泛的应用．某同学为了测出某光电管阴极的极限频率，设计了如图所示的电路．用频率为ν1的光照射光电管阴极K，调节滑动变阻器滑片到某一位置，电压表的示数为U1时，μA表的示数刚好为零，换用频率为ν2的光照射光电管阴极K，调节滑动变阻器滑片到某一位置，电压表的示数为U2时，μA表的示数也刚好为零，则该光电管阴极K的极限频率为( )
A．B．
C．D．
8．A、B两种光子的能量之比为2∶1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子的最大初动能分别为EA、EB，普朗克常量为h，则下列说法正确的是( )
A．A、B两种光子的频率之比为1∶2
B．所产生光电子的最大初动能之比为2∶1
C．该金属的逸出功W0＝EA－2EB
D．该金属的截止频率νc＝
9．在光电效应实验中，某实验小组用同种频率的单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应．对这两个过程，下列四个物理量中，可能相同的是( )
A．饱和光电流
B．遏止电压
C．光电子的最大初动能
D．逸出功
10．如图甲，合上开关，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零．调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零．把电路改为图乙，当电压表读数为1.5V时，逸出功W及电子到达阳极时的最大动能Ek为( )
A．W＝3.1eV Ek＝4.5eV
B．W＝1.9eV Ek＝2.1eV
C．W＝1.7eV Ek＝1.9eV
D．W＝1.5eV Ek＝0.6eV
11．(多选)我国中微子探测实验利用光电管把光信号转换为电信号．如图所示，A和K分别是光电管的阳极和阴极，加在A、K之间的电压为U.现用发光功率为P的激光器发出频率为ν的光全部照射在K上，回路中形成电流．已知阴极K材料的逸出功为W0，普朗克常量为h，电子电荷量为e.以下说法正确的是( )
A．光电子到达A时的最大动能为hν－W0＋Ue
B．光电子到达A时的最大动能为hν－W0－Ue
C．若每入射N个光子会产生1个光电子且所有的光电子都能到达A，则回路的电流强度为
D．若每入射N个光子会产生1个光电子且所有的光电子都能到达A，则回路的电流强度为
微点4 爱因斯坦光电效应方程的应用
1．答案：B
解析：根据光电效应方程，用单色光A照射某金属表面时，有E1＝hν－W逸出功，用单色光B照射该金属表面时，有E2＝h·2ν－W逸出功，联立解得W逸出功＝E2－2E1，故ACD错误，故B正确．
2．答案：D
解析：当入射光的频率大于金属的极限频率时，该金属才能够产生光电效应，A错误；根据光电效应方程Uce＝mv＝hν－W逸出功可知，光电子的最大初动能只与入射光的频率和金属的逸出功有关，B错误；对于给定的金属，其逸出功的大小为定值，与入射光的频率无关，C错误；根据光电效应方程可知，同一光电管，入射光的波长越长，频率越小，对应的遏止电压Uc越小，D正确．
3．答案：BC
解析：根据光电效应方程可知mv＝－W逸出功，mv＝－W逸出功
其中vm1∶vm2＝3∶1
解得W逸出功＝，选项A错误，B正确；
因为当波长为4λ的光恰能使金属发生光电效应，则波长超过4λ的光都不能使该金属发生光电效应，选项C正确，D错误.
4．答案：D
解析：阴极材料的逸出功W0＝hν0，A正确；由于入射光的频率ν＞ν0，则能发生光电效应，有光电子逸出，D错误；但是A、K间加的是反向电压，电子飞出后要做减速运动，当速度最大的光电子减速到A端速度为零时，光电流恰好为零，由动能定理得：－eU＝0－Ekm，则Ekm＝eU，故B正确；由爱因斯坦光电效应方程：Ekm＝hν－W0，可得Ekm＝hν－hν0，C正确．
5．答案：D
解析：根据光电效应方程可知Ek＝hν－W0＝h－W0只要光的波长小于某金属的极限波长，就有光电子逸出，该光源发出的光的波长最小值小于100nm，小于钠、铜、铂的极限波长，故三种金属都能产生光电子．故选D.
6．答案：A
解析：当电压表的示数大于或等于0.9V时，电流表的示数为0，可知遏止电压为0.9V，根据eUc＝Ekm，则光电子的最大初动能为0.9eV，则光电子的初动能可能为0.8eV，A正确；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，则逸出功为W0＝hν－Ekm＝3.6eV－0.9eV＝2.7eV，B错误；光电管接的是反向电压，当开关断开后，光电管两端的电压为0，逸出的光电子能够到达另一端，则仍然有电流流过电流表G，C错误；改用能量为2eV的光子照射，因光子能量小于逸出功，则不会发生光电效应，D错误．
7．答案：A
解析：根据光电效应方程有eU1＝hν1－hν0
eU2＝hν2－hν0解得ν0＝
故选A.
8．答案：C
解析：由ε＝hν知，光子的能量与频率成正比，则A、B两种光子的频率之比为2∶1，故A错误；EA＝hνA－W0，EB＝hνB－W0，解得＝≠，W0＝EA－2EB，故B错误，C正确；该金属的截止频率为νc＝＝，故D错误．
9．答案：A
解析：饱和光电流和入射光的强度有关，这个实验中可以通过控制入射光的强度来实现饱和光电流相同，A正确；不同金属的逸出功是不同的，同种频率的单色光，光子能量hν相同，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0可知，两种金属中逸出的光电子的最大初动能Ekm不同，CD错误；根据遏止电压和光电子最大初动能的关系Uc＝可知，光电子的最大初动能不同，遏止电压也不同，B错误．
10．答案：B
解析：甲图中所加的电压为反向电压，根据题意可知，遏止电压为0.60eV，根据Ek＝eUc可知，光电子的最大初动能为0.60eV，根据光电效应方程Ek＝hν－W0，解得逸出功W0＝hν－Ek＝2.5eV－0.60eV＝1.9eV，乙图中所加的电压为正向电压，根据动能定理eUc＝Ek′－Ek，解得电子到达阳极的最大动能为Ek′＝eUc＋Ek＝1.5eV＋0.6eV＝2.1eV故选B.
11．答案：AC
解析：根据光电效应方程Ek＝hν－W0可得到达A时的最大动能，从K到A电场力做正功，可得最大动能为Ekm＝Ek＋eU＝hν－W0＋eU，故A正确，B错误；已知激光发射器激光发射的功率为P，光子所带能量为hν，则单位时间内通过的光子数量为n＝，单位时间内产生的光电子数目为n1＝＝，由电流的定义得I＝＝n1e＝，故C正确，D错误．故选AC.微点5 康普顿效应和光子的动量 光的波粒二象性
1．下列关于光的本性的说法中正确的是( )
A．关于光的本性，牛顿提出了“微粒说”，惠更斯提出了“波动说”，爱因斯坦提出了“光子说”，综合他们的说法圆满地说明了光的本性
B．光具有波粒二象性是指既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成微观概念上的粒子
C．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性
D．频率低、波长长的光，粒子性特征显著；频率高、波长短的光，波动性特征显著
2．在下列各组现象中，都表现出光具有粒子性的是( )
A．光的折射现象、衍射现象
B．光的反射现象、干涉现象
C．光的衍射现象、光电效应现象
D．光电效应现象、康普顿效应现象
3．关于光的粒子性、波动性和波粒二象性，下列说法正确的是( )
A．光子说的确立完全否定了波动说
B．光的波粒二象性是指光既与宏观概念中的波相同又与微观概念中的粒子相同
C．光的波动说和粒子说都有其正确性，但又都是不完善的，都有其不能解释的实验现象
D．光电效应说明光具有粒子性，康普顿效应说明光具有波动性
4．关于康普顿效应，下列说法正确的是( )
A．康普顿效应证明光具有波动性
B．康普顿效应可用经典电磁理论进行解释
C．康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现，在散射的X射线中，有些波长变长了
D．康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现，在散射的X射线中，有些波长变短了
5．下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是( )
A．有的光是波，有的光是粒子
B．光子与电子是同样的一种粒子
C.光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著
D．康普顿效应表明光具有波动性
6．美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，用X光对静止的电子进行照射，照射后电子获得速度的同时，X光光子的运动方向也会发生相应的改变．下列说法正确的是( )
A．当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把部分动量转移给电子，因此光子散射后频率变大
B．康普顿效应揭示了光的粒子性，表明光子除了具有能量之外还具有动量
C．X光散射后与散射前相比，速度变小
D．散射后的光子虽然改变了原来的运动方向，但频率保持不变
7．(多选)对光的认识，下列说法正确的是( )
A．少量光子的行为易表现出粒子性，大量光子的行为易表现出波动性
B．光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的
C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不具有波动性了
D．光的波粒二象性可以理解为在某些场合下光的波动性表现明显，在某些场合下，光的粒子性表现明显
8．康普顿散射的主要特征是( )
A．散射光的波长与入射光的波长全然不同
B．散射光的波长有些与入射光的相同，但有些变短了，散射角的大小与散射波长无关
C．散射光的波长有些与入射光的相同，但也有变长的，也有变短的
D．散射光的波长有些与入射光的相同，有些散射光的波长比入射光的波长长些，且散射光波长的改变量与散射角的大小有关
9．假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后，电子向某一方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比( )
A．频率变大B．速度变小
C．光子能量变大D．波长变长
10. (多选) “COVID－19”引起的肺炎病人在进行CT诊断时，肺部影像呈白色(“白肺”)，其物理原理是利用X射线穿透人体肺部进行扫描并呈现灰度不同的图像．X射线的穿透量受物质吸收程度的影响，吸收程度与物质的密度等因素有关．密度越小，吸收X射线的本领越弱，透过人体的量就越多，呈现的图片就越暗，如空气等．密度越大，吸收X射线的本领越强，透过人体的量就越少，呈现的图片为白色，如骨骼等．X射线被物质吸收主要产生两种效应：光电效应和康普顿效应．依据以上信息，下列说法正确的是( )
A．光电效应现象是爱因斯坦最先发现的
B．X射线光子被原子中的电子全部吸收从原子中飞出变为具有一定动能的光电子的现象，属于光电效应，说明X射线具有粒子性
C．光电效应中，X射线频率越高，从同种原子中飞出的光电子的最大初动能越大
D．X射线光子只被电子部分吸收，电子能量增大，光子被散射出去，散射光子波长变长，这说明光子既具有能量又具有动量，这属于康普顿效应，说明了X射线具有粒子性
11．科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子．假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中( )
A.能量守恒，动量守恒，且λ＝λ′
B．能量不守恒，动量不守恒，且λ＝λ′
C．能量守恒，动量守恒，且λ＜λ′
D．能量守恒，动量守恒，且λ＞λ′
12．X射线是一种高频电磁波，若X射线在真空中的波长为λ，h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，以E和p分别表示X射线每个光子的能量和动量，则( )
A．E＝，p＝0B．E＝，p＝
C．E＝，p＝0D．E＝，p＝
13．康普顿效应揭示了光既有能量也有动量．如图所示为X射线中的光子与晶体中的电子在碰撞前、后的示意图．则碰撞后( )
A．光子的动量大小不变
B．光子的速度减小
C．光子的波长变长
D．电子的动量增加了
微点5 康普顿效应和光子的动量 光的波粒二象性
1．答案：C
解析：牛顿的“微粒说”认为光是一种实物粒子，是宏观意义的粒子，而不是微观概念上的粒子，实际上是不科学的；惠更斯提出了“波动说”，爱因斯坦提出了“光子说”，说明光既具有粒子性，又具有波动性，即具有波粒二象性，才能圆满说明光的本性，故A错误．光具有波粒二象性，不能把光看成宏观概念上的波，故B错误．干涉和衍射是波的特有现象，光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性，故C正确．频率低、波长长的光，波动性特征显著，频率高、波长短的光，粒子性特征显著，故D错误．
2．答案：D
解析：光的折射现象不能说明光的粒子性，衍射现象说明光的波动性，A错误；光的反射现象不能说明光的粒子性，干涉现象说明光的波动性，B错误；光的衍射现象说明光的波动性，光电效应现象说明光的粒子性，C错误；光电效应现象、康普顿效应均表现出光有粒子性，D正确．
3．答案：C
解析：光子说的确立，没有完全否定波动说，使人们对光的本质认识更完善，光既有波动性，又有粒子性，光具有波粒二象性，故A错误；光的波粒二象性，与宏观概念中的波相同，与微观概念中的粒子不相同，故B错误；波动说和粒子说都有其正确性，但又都是不完善的，都有其不能解释的实验现象，故C正确；光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性，故D错误．
4．答案：C
解析：康普顿效应揭示了光具有粒子性，故A错误；光电效应和康普顿效应都无法用经典电磁理论进行解释，B错误；在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据λ＝，知波长变长，故C正确，D错误．
5．答案：C
解析：一切光都具有波粒二象性，光的有些现象(如干涉、衍射)表现出波动性，光的有些现象(如光电效应、康普顿效应)表现出粒子性，A错误；电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，B错误；光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，粒子性就越显著，C正确；康普顿效应表明光具有粒子性，D错误．
6．答案：B
解析：在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把部分动量转移给电子，则光子动量减小，但速度仍为光速c，根据p＝，知光子频率减小，康普顿效应说明光不但具有能量而且具有动量，揭示了光的粒子性，故A、C、D错误，B正确．
7．答案：ABD
解析：少量光子的行为易表现出粒子性，大量光子的行为易表现出波动性；光与物质相互作用，表现为粒子性，光传播时表现为波动性；光的波动性与粒子性都是光的本质属性，因为波动性表现为粒子分布概率，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，故正确选项有A、B、D.
8．答案：D
解析：测量发现康普顿散射后的X射线中，既有波长不变的X射线，又有波长变长的X射线，而且散射光波长的改变量与散射角的大小有关，波长变长的X射线动量和能量的大小均变小了，这是散射过程中动量和能量守恒的体现，选项D正确．
9．答案：D
解析：光子与自由电子碰撞时，遵守动量守恒定律和能量守恒定律，自由电子碰撞前静止，碰撞后动量、能量增加，所以光子的动量、能量减小，由E＝hν可知光子频率变小，故A错误；碰撞前后光子的速度是不变的，故B错误；碰撞后光子的动量和能量都减小，故C错误；由于光子的动量减小，由λ＝可知光子的波长变长，故D正确．
10．答案：BCD
解析：光电效应现象是赫兹最先发现的，故A错误；根据光电效应现象及产生原因知B正确；根据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，光电效应中，X射线频率越高，从同种原子中飞出的光电子的最大初动能越大，故C正确；根据康普顿效应现象及产生原因知D正确．
11．答案：C
解析：能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律，适用于宏观世界也适用于微观世界．光子与电子碰撞时遵循这两个守恒规律．光子与电子碰撞前光子的能量E＝hν＝h，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子，光子的能量E′＝hν′＝h，由E＞E′，可知λ＜λ′，C正确．
12．答案：D
解析：根据E＝hν，且λ＝，c＝λν，可得X射线每个光子的能量为E＝，每个光子的动量为p＝，选项D正确．
13．答案：C
解析：光子和电子碰撞动量守恒，则光子的动量会减小，由λ＝可知，光子的波长变长，故C正确，A错误；由光速不变原理可知，光子的速度不变，故B错误；由动量守恒定律结合题意可知，电子的动量增加量小于，故D错误．故选C.微点6 对阴极射线的认识及电子的发现
1．关于阴极射线，下列说法正确的是( )
A．阴极射线就是稀薄气体导电时的辉光放电现象
B．阴极射线是在真空管内由正极放出的电子流
C．阴极射线管中的高电压是为了使电子加速
D．阴极射线管中的高电压是为了使电子偏转，使实验现象更明显
2．汤姆孙对阴极射线本质的研究，采用的科学方法是( )
A．用阴极射线轰击金箔，观察其散射情况
B．用“油滴实验”精确测定电子的带电荷量
C．用阴极射线轰击荧光物质，对荧光物质发出的光进行光谱分析
D．让阴极射线通过电场和磁场，通过阴极射线的偏转情况判断其电性和计算其比荷
3．(多选)汤姆孙对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”，关于电子的说法正确的是( )
A．电子是原子核的组成部分
B．电子电荷的精确测定最早是由密立根通过著名的“油滴实验”实现的
C．电子电荷量的数值约为1.602×10－19C
D．电子质量与电荷量的比值称为电子的比荷
4．关于电子的发现，下列叙述中正确的是( )
A．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而揭示了原子核是可以再分的
B．电子的发现，说明原子是由电子和原子核组成的
C．电子质量与电荷量的比值称为电子的比荷
D．电子电荷的精确测定最早是由密立根通过著名的“油滴实验”实现的
5．(多选)英国物理学家J.J.汤姆孙通过对阴极射线的实验研究，发现( )
A．阴极射线在电场中偏向正极板一侧
B．阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同
C．不同材料所产生的阴极射线的比荷不同
D．J.J.汤姆孙并未得出阴极射线粒子的电荷量
6．(多选)如图所示，一只阴极射线管左侧不断有电子射出，若在管的正下方平行放置一通电直导线AB，发现射线径迹向下偏，则( )
A.导线中的电流由A流向B
B．导线中的电流由B流向A
C．若要使射线的径迹往上偏，可以通过改变AB中的电流方向来实现
D．射线的径迹与AB中的电流方向无关
7．如图是电子射线管示意图．接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，在下列措施中可采用的是( )
A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向
B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向
C．加一电场，电场方向沿z轴负方向
D．加一电场，电场方向沿y轴正方向
8．(多选)如图所示是汤姆孙的气体放电管的示意图，下列说法中正确的是( )
A．若在D1、D2之间不加电场和磁场，则阴极射线应打到最右端的P1点
B．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏转
C．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏转
D．若在D1、D2之间加上垂直纸面向里的磁场，则阴极射线向上偏转
9．如图所示，电子以初速度v0从O点进入长为l、板间距离为d、电势差为U的平行板电容器中，出电场时打在屏上P点，经测量O′P为Y0，求电子的比荷．
10．密立根实验的原理如图所示，A、B是两块平行放置的水平金属板，A板带正电，B板带负电．从喷雾器嘴喷出的小油滴，落到A、B两板之间的电场中．小油滴由于摩擦而带负电，调节A、B两板间的电压，可使小油滴受到的电场力和重力平衡．已知小油滴静止处的电场强度是1.92×105N/C，油滴半径是1.64×10－4cm，油的密度是0.851g/cm3，求油滴所带的电荷量．这个电荷量是电子电荷量的多少倍？(π取3.14, g取9.8m/s2，e取1.6×10－19C)
11．在再现汤姆孙测阴极射线比荷的实验中，采用了如图所示的阴极射线管，从C出来的阴极射线经过A、B间的电场加速后，水平射入长度为L的D、G平行板间，接着在荧光屏F中心出现光斑．若在D、G间加上方向向上、场强为E的匀强电场，阴极射线将向下偏转；如果再利用通电线圈在D、G电场区加上一垂直纸面的磁感应强度为B的匀强磁场(图中未画出)，荧光斑恰好回到荧光屏中心，接着再去掉电场，阴极射线向上偏转，偏转角为θ，试解决下列问题：
(1)说明阴极射线的电性；
(2)说明图中磁场沿什么方向；
(3)根据L、E、B和θ，求出阴极射线的比荷．
微点6 对阴极射线的认识及电子的发现
1．答案：C
解析：阴极射线是在真空管内由负极放出的高速电子流，A、B错误；阴极射线管中的高电压是为了使电子加速，C正确，D错误．
2．答案：D
解析：汤姆孙对阴极射线本质的研究采用的主要方法是：让阴极射线通过电、磁场，通过偏转情况判断其电性，结合类平抛运动与圆周运动的公式，即可计算其比荷，故D正确．
3．答案：BC
解析：电子是原子的组成部分，电子的发现说明原子是可以再分的．电子的电荷量与质量的比值称为电子的比荷，也叫荷质比．
4．答案：D
解析：汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而揭示了原子是可以再分的，A错误；原子的核式结构是卢瑟福通过α粒子的散射实验才提出的，B错误；电子的电荷量与质量的比值称为电子的比荷，C错误；电子电荷的精确测定最早是由密立根通过著名的“油滴实验”实现的，D正确．
5．答案：AD
解析：阴极射线实质上就是高速电子流，所以在电场中偏向正极板一侧，A正确；阴极射线带负电，所以其在磁场中受力情况与正电荷受力情况不相同，B错误；不同材料所产生的阴极射线都是电子流，所以它们的比荷是相同的，C错误；J.J.汤姆孙并未得出阴极射线粒子的电荷量，最早测出阴极射线粒子的电荷量是美国物理学家密立根，D正确．故选AD.
6．答案：BC
解析：由于AB中通有电流，在阴极射线管中产生磁场，电子受到洛伦兹力的作用而发生偏转，由左手定则可知，阴极射线管中的磁场方向垂直纸面向里，所以根据安培定则可知，AB中的电流方向应为从B流向A.当AB中的电流方向变为从A流向B时，则AB上方的磁场方向变为垂直纸面向外，电子所受的洛伦兹力方向变为向上，射线的径迹变为向上偏转．所以本题的正确选项为B、C.
7．答案：B
解析：若加磁场，由左手定则可判定其方向应沿y轴正方向；若加电场，根据受力情况可知其方向应沿z轴正方向，故只有B项是正确的．
8．答案：AC
解析：实验证明，阴极射线是电子，它在电场中偏转时应偏向带正电的极板一侧，可知选项C正确，选项B的说法错误；加上垂直纸面向里的磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力作用，要向下偏转，因而选项D错误；当不加电场和磁场时，电子所受的重力可以忽略不计，因而不发生偏转，选项A的说法正确．故选AC.
9．答案：
解析：由于电子进入电场中做类平抛运动，沿电场线方向做初速度为零的匀加速直线运动，满足
Y0＝at2＝××＝
则＝.
10．答案：8.02×10－19C 5
解析：小油滴质量为m＝ρV＝ρ·πr3
由题意得mg＝Eq
联立解得q＝＝
C≈8.02×10－19C，小油滴所带电荷量q是电子电荷量e的倍数为
n＝＝≈5.
11．答案：(1)负电 (2)垂直纸面向外 (3)
解析：(1)由于阴极射线在电场中向下偏转，因此阴极射线受电场力方向向下，又由于匀强电场方向向上，则电场力的方向与电场方向相反，所以阴极射线带负电．
(2)由于所加磁场使阴极射线受到向上的洛伦兹力，而与电场力平衡，由左手定则得磁场的方向垂直纸面向外．
(3)设此射线带电荷量为q，质量为m，当射线在D、G间做匀速直线运动时，有qE＝Bqv.当射线在D、G间的磁场中偏转时，如图所示，有Bqv＝.同时又有L＝r·sinθ，解得＝.微点7 α粒子散射实验
1．(多选)关于α粒子散射实验现象的分析，下列说法正确的是( )
A．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明正电荷在原子内均匀分布，是α粒子受力平衡的结果
B．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到明显的力的作用，说明原子中绝大部分是空的
C．极少数α粒子发生大角度偏转，是因为金原子核很小且质量和电荷量远大于α粒子的质量和电荷量，α粒子接近原子核的机会很小
D．使α粒子发生大角度偏转的原因是原子内部两侧的正电荷对α粒子的斥力不相等
2．如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况．下列说法中正确的是( )
A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多
B．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光
C．卢瑟福选用不同重金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似
D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金箔原子后产生的反弹
3．如图是卢瑟福的α粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点．下列说法正确的是( )
A．该实验证实了原子的枣糕模型的正确性
B．只有少数的α粒子发生大角度偏转
C．根据该实验估算出原子核的半径约为10－10m
D．α粒子与金原子中的电子碰撞可能会发生大角度偏转
4．1909年，物理学家卢瑟福和他的学生用α粒子轰击金箔，研究α粒子被散射的情况，其实验装置如图所示．关于α粒子散射实验，下列说法正确的是( )
A．α粒子发生偏转是由于它跟电子发生了碰撞
B．在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子发生了较大角度的偏转
C．α粒子散射实验说明原子中有一个带正电的核几乎占有原子的全部质量
D．通过α粒子散射实验还可以估计原子核半径的数量级是10－10m
5．α粒子散射实验装置如图所示．通过该实验，我们可以知道( )
A．该实验证实了汤姆孙的“西瓜模型”是正确的
B．大多数α粒子穿过金箔后，其运动方向受到较大的影响
C．原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌在其中
D．占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质集中在很小的空间范围内
6．1909年，物理学家卢瑟福和他的学生用α粒子轰击金箔，研究α粒子被散射的情况，实验用高速的α射线轰击厚度为微米的金箔，发现绝大多数的α粒子都照直穿过薄金箔，偏转很小，但有少数α粒子发生角度较大的偏转，大约有的α粒子偏转角大于90°，甚至观察到偏转角接近180°，其散射情景如图所示．关于α粒子散射实验，下列说法正确的是( )
A．实验的目的是想证明原子具有核式结构模型
B．实验中α粒子穿过金原子核发生偏转的原因是受到电子对它的库仑力作用
C．极少数α粒子发生大角度偏转，是原子内部两侧的正电荷对α粒子的斥力不相等造成的
D．由实验数据可以估算出金原子核的直径数量级
7．卢瑟福指导他的助手进行的α粒子散射实验所用仪器的示意图如图所示．放射源发射的α粒子打在金箔上，通过显微镜观察散射的α粒子．实验发现，绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数的偏转角度甚至大于90°，于是，卢瑟福大胆猜想( )
A．原子半径的数量级是10－10m
B．原子核内存在质子和中子
C．原子内部有体积很小、质量很大的核
D．造成α粒子偏转的主要原因是它受到了原子中电子的作用
8．(多选)英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔后，根据实验结果提出了原子的核式结构学说．如图所示，O表示金原子核的位置，曲线ab和cd分别表示经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹，其中能正确反映实验结果的是( )
9．(多选)关于α粒子散射实验，下列说法正确的是( )
A．实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回，偏转接近180°
B．原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分
C．原子中心的核带有原子的绝大部分正电荷
D．原子中心的核集中了原子的绝大部分质量
10．(多选)物理实验助推物理学理论的发展．对以下实验的表述，说法正确的是( )
A．图甲：密立根通过油滴实验测量了电子的电荷量，揭示了电荷的量子化
B．图乙：库仑通过扭秤实验发现了点电荷间的作用规律，并测量了静电力常量
C．图丙：卢瑟福根据α粒子散射实验的现象提出了原子核式结构模型
D．图丁：汤姆孙通过阴极射线实验发现了电子，揭示了原子具有内部结构
11．在卢瑟福的α粒子散射实验中，某一α粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图中实线所示，图中P、Q为轨迹上的点，虚线是过P、Q两点并与轨迹相切的直线，两虚线和轨迹将平面分为五个区域，不考虑其他原子核对该α粒子的作用，下列说法正确的是( )
A．α粒子受到引力
B．该原子核的位置可能在①区域
C．根据α粒子散射实验可以估算原子核大小
D．α粒子在P、Q间的运动为匀速圆周运动
微点7 α粒子散射实验
1．答案：BC
解析：从绝大多数α粒子几乎不发生偏转，可以推测使粒子受到排斥力的原子核体积极小，所以带正电的物质只占整个原子的很小空间，并不是正电荷均匀分布在原子内，故A错误，B正确；极少数α粒子发生大角度偏转，主要是由于α粒子和原子核发生碰撞的结果，是因为原子核很小且质量和电荷量远大于α粒子的质量和电荷量，α粒子接近原子核的机会很小，故C正确，D错误．
2．答案：C
解析：α粒子散射实验现象：绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子有大角度偏转，所以A处观察到的屏上的闪光次数多，B处观察到的屏上的闪光次数少，所以选项A、B错误．α粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用，所以选项D错误，C正确．
3．答案：B
解析：α粒子散射实验的内容是：绝大多数α粒子几乎不发生偏转；少数α粒子发生了较大的角度偏转；极少数α粒子发生了大角度偏转(偏转角度超过90°，有的甚至几乎达到180°，被反弹回来)，对粒子散射实验现象卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型的正确性，故A错误，B正确；通过α粒子散射实验估算出原子核半径数量级约为10－15m，故C错误；发生α粒子偏转现象，主要是由于α粒子和金原子的原子核发生碰撞的结果，与电子碰撞时不会发生大角度的偏转，故D错误．
4．答案：C
解析：α粒子发生偏转是由于它受到原子核的斥力，并不是跟电子发生了碰撞，选项A错误；在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子几乎不发生偏转，可以推测使粒子受到排斥力的核体积极小，实验表明原子中心的核带有原子的全部正电和几乎全部质量，选项B错误，C正确；α粒子散射实验可以估算出原子核半径的数量级是10－15m，选项D错误．
5．答案：D
解析：汤姆孙认为正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中，卢瑟福设计了α粒子散射实验，证明带正电的那部分物质占原子质量的绝大部分，而且集中在很小的空间范围，从而证明汤姆孙的“西瓜模型”是错误的，故AC错误，D正确；当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，离原子核远的α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小，只有当α粒子与原子核十分接近时，才会受到很大的库仑斥力，而原子核很小，α粒子接近它的机会就很少，所以只有极少数α粒子发生大角度的偏转，而绝大多数α粒子基本按直线方向前进，故B错误．
6．答案：D
解析：实验的目的是想验证汤姆生的“枣糕”模型，但是成了否定它的证据，并提出原子核式结构模型，故A错误；实验中α粒子穿过金原子核发生偏转的原因是受到原子核(带正电)对它的库仑力作用，离原子核越近，受到的库仑斥力越大，故B错误；极少数α粒子发生大角度偏转现象，主要是由于α粒子和原子核发生碰撞的结果，是因为金原子核很小且质量和电荷量远大于α粒子的质量和电荷量，α粒子接近原子核的机会很小，故C错误；根据α粒子散射实验可以估算金原子核的直径数量级，故D正确．
7．答案：C
解析：原子半径的数量级是通过油膜法测出来的，该实验不能确定原子半径的数量级，故A错误；卢瑟福用α粒子轰击氮核，证实了在原子核内存在质子，查德威克发现的中子，故B错误；从绝大多数α粒子几乎不发生偏转，可以推测使粒子受到排斥力的核体积极小，说明原子的中心有一个体积很小的核；从极少数α粒子发生了大角度的偏转，说明原子中心的核带有原子的全部正电和绝大部分质量，故C正确；造成α粒子偏转的主要原因是它受到了原子中心正电荷的作用，故D错误．
8．答案：BD
解析：当α粒子靠近金原子核时，α粒子将受到金原子核的斥力作用，而α粒子的曲线运动的轨迹总是弯向受力的一侧，A错误，B正确；α粒子和原子核都带正电，α粒子离核越近所受斥力越大，偏转角度越大，C错误，D正确．故选BD.
9．答案：ABD
解析：α粒子散射实验的内容是：绝大多数α粒子几乎不发生偏转；少数α粒子发生了较大的角度偏转，极少数α粒子发生了大角度偏转(偏转角度超过90°，有的甚至几乎达到180°，被反弹回来)，故A正确；造成α粒子散射角度大的原因是受到原子核的斥力，从绝大多数α粒子几乎不发生偏转，可以推测使粒子受到排斥力的核体积极小，故B正确；实验表明原子中心的核带有原子的全部正电和绝大部分质量，故C错误，D正确．
10．答案：ACD
解析：图甲：密立根通过油滴实验测量了电子的电荷量，揭示了电荷的量子化，故A正确；库仑通过扭秤实验发现了点电荷间的作用规律，静电力常量既不是库仑通过扭秤测出来的，也不是后人通过库仑扭秤测出来的，而是通过麦克斯韦的相关理论算出来的，故B错误；图丙：卢瑟福根据α粒子散射实验的现象提出了原子核式结构模型，故C正确；图丁：汤姆孙通过阴极射线实验发现了电子，揭示了原子具有内部结构，故D正确．故选ACD.
11．答案：C
解析：在α粒子散射实验中，α粒子经过某一原子核附近时受到库仑斥力作用，A项错误；若该原子核处于①区域，在α粒子受到库仑斥力后应该向区域②弯曲，所以该原子核的位置不可能在①区域，B项错误；根据α粒子散射实验可以估算原子核的大小，C项正确；α粒子受到库仑斥力，在P、Q间的运动不可能为匀速圆周运动，D项错误．故选C.微点8 原子的核式结构模型
1．关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有( )
A．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内
B．汤姆孙通过著名的“油滴实验”精确测定电子电荷
C．卢瑟福的原子核式结构模型能够很好的解释原子中带正电部分的体积、质量占比都很小
D．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据
2．关于卢瑟福的原子核式结构模型，下列说法正确的是( )
A．在原子中心有一很小的带负电的核
B．原子的全部质量都集中在原子核里
C．电子在核外不停地绕核运动
D．电子绕核运动的向心力由核力提供
3．人们在研究原子结构时提出过许多模型，其中比较有名的是枣糕模型和核式结构模型，它们的模型示意图如图所示．下列说法中正确的是( )
A．α粒子散射实验与枣糕模型和核式结构模型的建立无关
B．科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型，建立了核式结构模型
C．科学家通过α粒子散射实验否定了核式结构模型，建立了枣糕模型
D．科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型和核式结构模型
4．在物理学发展历程中，科学家们通过对某些重要实验进行认真的观察和深入的研究，最终获得了正确的理论认识．下列图示的实验中，能说明原子具有核式结构的是( )
5．(多选)对原子的认识，正确的是( )
A．原子由原子核和核外电子组成
B．原子核的质量就是原子的质量
C．原子核的电荷数就是核中的质子数
D．原子序数等于核电荷数与电子电荷量大小的比值
6．关于原子模型及其建立过程叙述正确的是( )
A．阴极射线是电子，汤姆孙测出了电子的比荷，并精确测定了电子电荷量
B．汤姆孙认为原子是实心球体，电子均匀镶嵌在实心球内，正电荷弥漫性地分布于球内；该理论无法解释α粒子散射现象，后被卢瑟福核式结构模型取代
C．α粒子散射实验可以估测出原子核半径的数量级为10－10m
D．卢瑟福根据α粒子散射实验指出原子的全部正电荷和全部质量都集中在一个很小的区域—原子核，电子绕核做圆周运动，库仑力提供向心力
微点8 原子的核式结构模型
1．答案：D
解析：汤姆孙发现电子后猜想出原子核内的正电荷是均匀分布的，选项A错误；密立根通过著名的“油滴实验”精确测定电子电荷，选项B错误；卢瑟福提出的原子核式结构模型解释原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，选项C错误；α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据，选项D正确．故选D.
2．答案：C
解析：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，故A、B错误；带负电的电子在核外空间里绕着核旋转，故C正确；电子绕核运动的向心力由库仑力提供，故D错误．故选C.
3．答案：B
解析：α粒子散射实验与核式结构模型的建立有关，通过该实验，否定了枣糕模型，建立了核式结构模型．
4．答案：B
解析：光电效应实验，说明了光具有粒子性，故A错误；卢瑟福的α粒子散射实验导致发现了原子具有核式结构，故B正确；阴极射线实验，发现了电子，故C错误；双缝干涉实验说明了光具有波动性，故D错误．故选B.
5．答案：ACD
解析：原子由原子核和核外电子组成，故A正确；原子核的质量与电子的质量和就是原子的质量，故B错误；原子核的电荷数就是核中的质子数，故C正确；原子序数等于核电荷数与电子电荷量大小的比值，故D正确．
6．答案：B
解析：阴极射线是电子，汤姆孙测出了电子的比荷，密立根精确测定了电子电荷量，A错误；汤姆孙认为原子是实心球体，电子均匀镶嵌在实心球内，正电荷弥漫性地分布于球内，该理论无法解释α粒子散射现象，后被卢瑟福核式结构模型所取代，B正确；α粒子散射实验可以估测出原子核半径的数量级为10－15m，C错误；卢瑟福根据α粒子散射实验指出原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的区域—原子核，电子绕核做运动，D错误．
